Исследовательская работа ученицы 11 класса Эповой Юлии по теме "Степень загрязнения окружающей среды автотранспортными отходами"

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Департамент образования Северо-Казахстанской области

Средняя школа № 42

Эпова Юлия, 11 класс

Степень загрязнения окружающей среды автотранспортными отходами

Направление:

« Здоровая природная среда – основа

реализации стратегии «Казахстан-2030»

Секция: экология

Научный руководитель: Кривошеева Н.А.,

Учитель химии

Петропавловск, 2009

Абстракт.

Одной из главных экологических проблем современного города является загрязнение выбросами автотранспорта.

Цель проекта: изучить степень загрязнения городской среды  методом мониторинга движения автотранспорта в городе и анализа атмосферных осадков.

Гипотеза:  внедрение модели рационального использования автотранспорта, позволит значительно улучшить экологическую обстановку в городе.

На  первом этапе была изучена данная экологическая проблема и способы ее решения на примере других городов Казахстана и России.

На втором этапе были проанализированы данные по загрязнению автотранспортными отходами по г. Петропавловску, полученные нами в УДП ДВД Северо-Казахстанской области и ОДП УВД  г. Петропавловска.

На третьем этапе методами мониторинга движения автотранспорта, экспертного опроса, эксперимента была исследована проблема отрицательного влияния отходов автотранспорта на экологическую обстановку в городе.

Методика, использованная в осуществлении программы исследования, оправдана, а полученные результаты позволили сделать следующие выводы:

• жизнь современного человека не возможна без использования автотранспорта;
• количество автотранспорта в городе значительно превышает пропускную  способность местных автодорог, что приводит к возникновению «пробок», особенно на центральных улицах;
• загрязняющие вещества автотранспорта сохраняются и накапливаются в почве, атмосферных осадках, растениях а также в большом количестве содержатся в воздухе и оказывают неблагоприятное влияние на здоровье населения нашего города.

   Новизна и перспективность данной работы заключается в том, что я не только изучила состав  автотранспортных загрязнений окружающей среды и их влияние на человека, но и экспериментально определила их присутствие в атмосфере нашего города и предлагаю свою программу рационального  использования автотранспорта и оздоровления атмосферного воздуха в нашем городе.

Материалы проекта рекомендуется использовать местным исполнительным органам, сотрудникам ОДП УВД  г. Петропавловска, отделам образования для экологического воспитания молодежи, а также учителям, для подготовки экологических мероприятий в школе.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………… 3

 I. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА АВТОТРАНСПОРТОМ

1.1 Роль автомобиля в загрязнении городской среды ………………………… 5

1.2 Основные  виды   выбросов  загрязняющих веществ от автотранспорта..  7

1.3 Определение степени   загрязнения городской среды автотранспортными отходами…………………………………………………………………………   8

II. ИССЛЕДОВАНИЕ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

АВТОТРАНСПОРТНЫМИ ОТХОДАМИ

  2.1 Анализ данных, полученных из ОДП УВД г. Петропавловска…………   11

  2.2 Расчетная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта ……………………………………………………………………..    12

  2.3 Определение кислотности снегового фильтрата…………………………  14

  2.4 Определение   содержания   анионов  в    снеговом  фильтрате ...............  15

  2.5 Определение   содержания   катионов  в    снеговом  фильтрате ............   17

 2.6 Разработка программы рационального использования

  автотранспорта в г. Петропавловске…………………………………………..  20

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………   26 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………......   28

 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение.

    Автомобильный транспорт занимает важное  место  в  единой  транспортной системе страны. В то же  время  он  вызвал  и  многие  отрицательные  явления: ежегодно с отработавшими газами в атмосферу поступают сотни  миллионов  тонн вредных  веществ,   дорожная  сеть,   особенно   вблизи   городских   агломераций, «съедает»  ценные  сельскохозяйственные   земли, отрицательно влияет  на здоровье    людей, ставит под угрозу растительный и животный мир.

 Цель проекта: изучить степень загрязнения городской среды  методом мониторинга движения автотранспорта по дорогам города и методом наблюдения снежного покрова с последующим анализом загрязнителей окружающей среды токсичными соединениями автотранспорта, города Петропавловска.

Гипотеза:  внедрение модели рационального использования автотранспорта, позволит значительно улучшить экологическую обстановку в городе.

Задачи проекта:

• Обследовать центральный район города, улицы Интернациональная, Мира, Панфилова, Сатпаева,  и  контрольный район – городской парк культуры и отдыха.
• Определить  количество единиц автотранспорта на этих улицах в течение недели.
• Определить основные виды  автотранспортных загрязнений окружающей среды и их влияние на человека.
• Проанализировать полученные данные в форме таблиц, классифицируя виды транспорта, делая расчеты  и  выводы.
• Обсудить наиболее рациональные способы использования автомобильного транспорта и оздоровления атмосферного воздуха в нашем городе.
• Создать программу рационального использования автомобильного транспорта в г. Петропавловске.

Методы исследования:

• Теоретические: анализ научных источников, статистических данных, сравнение, анализ.
• Эмпирические: наблюдение, диагностика, эксперимент.

Новизна и перспективность данной работы заключается в том, что я не только изучила состав  автотранспортных загрязнений окружающей среды и их влияние на человека, но и экспериментально определила их присутствие в атмосфере нашего города и предлагаю свою программу  рационального  использования автомобильного транспорта и оздоровления атмосферного воздуха в нашем городе.

I. Загрязнение атмосферного воздуха автотранспортом.

1. Роль автомобиля в загрязнении городской среды.

Автомобильный парк, являющийся одним из основных источников загрязнения окружающей среды, сосредоточен, в основном, в  городах.  Если  в  среднем  в мире на 1 км2 территории приходится пять  автомобилей,  то  плотность  их  в крупнейших городах развитых стран в 200-300 раз выше.

    Во всех странах мира  продолжается  концентрация  населения  в  крупных городских агломерациях. С развитием городов и ростом  городских  агломераций всё  большую   актуальность   приобретает   своевременное   и   качественное обслуживание населения, охрана окружающей среды от  негативного  воздействия городского, особенно автомобильного, транспорта. В настоящее  время  в  мире насчитывается 300 млн. легковых, 80 млн. грузовых автомобилей и  примерно  1млн. городских автобусов.

    Автомобили сжигают огромное количество  ценных  нефтепродуктов,  нанося одновременно ощутимый вред  окружающей  среде,  главным  образом  атмосфере. Поскольку  основная  масса  автомобилей   сконцентрирована   в   крупных   и крупнейших городах, воздух этих городов не только обедняется кислородом,  но и загрязняется вредными компонентами  отработавших  газов.      

Противоречия, из которых «соткан» автомобиль,  пожалуй,  ни  в  чём  не выявляются так резко, как  в  деле  защиты  природы.  С  одной  стороны,  он облегчил человеку жизнь, с другой –  отравляет  её  в  самом  прямом  смысле слова.  Специалисты  установили,  что  один  легковой  автомобиль   ежегодно поглощает из атмосферы в  среднем  более  4  тонн  кислорода,  выбрасывая  с отработавшими газами примерно 800 кг окиси углерода,  около  40  кг  окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Если помножить  эти  цифры  на 400 млн. единиц мирового парка автомобилей, можно представить  себе  степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизации.

 В настоящее время актуальна проблема парковки автомобилей. Подавляющая часть  автомобилей  размещается  во  дворах жилых  домов,  иногда  на  зелёных   газонах   и   площадках   отдыха.   Это обстоятельство,  прежде  всего,  ухудшает  условия   проживания   населения. Автомобили  оставляют  также  на  проезжей  части  улиц.  А  это  затрудняет городское  движение,  становится  одной   из   причин   дорожно-транспортных происшествий.  Подобные  «стоянки»  занимают  огромные   площади   городской территории, портят внешний облик городов.

   Вследствие нехватки гаражей тысячи индивидуальных автомобилей  хранятся на открытых площадках, во дворах жилых застроек. Положение усугубляется  ещё и  тем,  что  сеть  ремонтных  служб  для  автомобилей  личного  пользования недостаточно развита. Это  вынуждает  их  владельцев  производить  ремонт  и техническое обслуживание своими силами,  что  они  и  делают,  конечно,  без учёта экологических последствий. Взять, к примеру, мойку автомобилей.  Из-за нехватки моечных пунктов эту операцию зачастую  выполняют  на  берегу  реки, озера или пруда. В г. Петропавловске зарегистрировано 44657 единиц автотранспортных средств и всего 58 автомоек.^[1] Между тем автолюбители всё  в  больших  объёмах  пользуются синтетическими  моющими  средствами,   которые   представляют   определённую опасность для водоёмов.

    Одним  из  важных  факторов  защиты  водоёмов   от   вредных   выбросов автомобилей являются мероприятия,  проводимые  на  автозаправочных  станциях (АЗС).

    Увеличение производительности АЗС достигается  благодаря  принципиально новой   планировке,   которая   обеспечивает   возможность    одновременного использования всех топливораздаточных колонок  (ТРК),  создаёт  условия  для визуального контроля процесса  заправки  оператором  станции  и  значительно расширяет зону, где можно дождаться  очереди  на  заправку,  не  загромождая проезжую часть дороги.

    Во вновь строящихся и перепланируемых заправочных станциях  обязательно устраивают водопровод и канализацию, предусматривают  также  сооружения  для очистки  ливневых  вод.  Дождевые  стоки  с  территории  АЗС  собираются   в водоприёмные  колодцы  с  решётками  и   поступают   в   колодец-ливнесброс, оборудованный переливной стенкой, при которой на  очистку  поступает  только загрязнённая вода дождевого стока с территории станции,  а  остальная  часть сбрасывается  в  городскую  водосточную  сеть.   Колодец-ливнесброс   служит одновременно и  песколовкой  для  задержания  наиболее  крупных  минеральных загрязнителей. Отсюда стоки поступают в вертикальный отстойник.

    Такие   очистные   сооружения   обеспечивают   остаточное    содержание нефтепродукта в воде после фильтрации не  выше  4  мг/л,  что  удовлетворяет санитарным требованиям.

1.2 Основные виды выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта.

   Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине (в США на их долю приходится около 75 %), затем самолеты (примерно 5 % ), автомобили с дизельными двигателями (около 4 %), тракторы и другие сельскохозяйственные машины (около 4 % ), железнодорожный и водный транспорт (примерно 2 %). К основным загрязняющим атмосферу веществам, которые выбрасывают подвижные источники (общее число таких веществ превышает 40), относятся оксид углерода (в США его доля в общей массе составляет около 70 %), углеводороды (примерно 19 % ) и оксиды азота (около 9%). Оксид углерода (CO) и оксиды азота (N0x) поступают в атмосферу только с выхлопными газами, тогда как не полностью сгоревшие углеводороды (HnСm ) поступают как вместе с выхлопными газами (что составляет примерно 60 % от общей массы выбрасываемых углеводородов), так и из картера (около 20 %), топливного бака (около 10 %) и карбюратора (примерно 10 %); твердые примеси поступают в основном с выхлопными газами (90 %) и из картера (10%).
        В среднем, при пробеге 15 тыс. км за год, автомобиль сжигает 2 тонны топлива и 30 тонн воздуха, в том числе 4,5 тонны кислорода. При этом, в атмосферу выбрасывается около 800 кг угарного газа, 400 кг диоксида азота, 230 кг углеводородов. Выхлопные газы автомобиля тяжелее воздуха, поэтому, все они скапливаются у земли. Ребёнок, сидящий в коляске на тротуаре улицы с большим движением транспорта, вдыхает гораздо больше токсичного воздуха, чем гуляющие с ним взрослые. Утро многих горожан начинается со звука включаемых двигателей и запаха отработанных газов. Выброс загрязнителей при прогреве машины, особенно зимой, значительно выше, чем при её движении по двору. В целом, отработанные газы в опасных концентрациях распространяются до третьего-четвёртого этажа. Если запах газов ощущается в квартире, Вы можете быть уверены, что их содержание превышает норму. Современный автомобиль производит коктейль, включающий в себя более чем 200 загрязняющих веществ. В их числе: углеводороды, угарный газ, окислы  азота, приземный озон, соединения серы, альдегиды,  сажа и тяжёлые металлы.

 «Автомобиль не  роскошь,  а  средство  передвижения»  –  эти  слова  из известного произведения Ильфа и  Петрова,  звучавшие  иронически,  обрели  в наше время реальный смысл. Более 10 млн. людей  имеют  автомобиль  в  личном пользовании.  Взлёт личного потребления автомобилей произошёл в последние  15 лет.

1.3  Определение степени   загрязнения городской среды автотранспортными отходами.

Город Петропавловск характеризуется развитием машиностроения, предприятиями теплоэнергетики, легкой, пищевой и перерабатывающей промышленности. При столь широком спектре развития различных отраслей экономики города происходит значительное, иногда необратимое воздействие на природную среду, так как все производственные объекты, размещающие в окружающей среде свои выбросы, сбросы и отходы, являются источниками техногенного загрязнения.

На сегодняшний день основными источниками выбросов загрязняющих веществ в городе, наряду с объектами топливно-энергетического комплекса, является автотранспорт. Влияние последнего существенно проявляется в связи с неудовлетворительным состоянием улично-дорожной сети города и ежегодными изменениями парка машин.

Казахстан не относится к числу стран с собственной автомобильной индустрией. Наряду с автомобилями российского производства, в последние годы парк пополнился за счет автомобилей, произведенных в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии. Особенно это относится к легковому автотранспорту индивидуального пользования. Например, по данным торгово-промышленной палаты Костанайской области, более 50% ввозимых автомобилей имеют возраст свыше 10 лет. Автомобили со сроком эксплуатации до 5 лет составляют менее 15%, а число новых автомобилей, поступивших за год, не превышает 1%. Кроме того, более 60% иномарок, оборудованных системой впрыска топлива, не соответствуют экологическим нормам. Причина такого явления обусловлена ориентацией зарубежного автотранспорта на высокооктановый бензин и качественные смазочные масла. Определенная доля автомобилей изношена настолько, что утечка в окружающую среду масел и технических жидкостей превосходит все установленные нормы.

Вместе с экологическим ущербом от эксплуатации таких автомобилей пока еще не поддается оценке экономический ущерб, определяемый повышенным расходом топлива и смазок, а также ущерб по утилизации такого транспорта. Однако ввиду сложностей, возникающих при натурных физико-химических замерах и отсутствии четкого методологического подхода к решению данной проблемы, в настоящее время, невозможно в полной мере оценить влияние автотранспорта на окружающую среду и здоровье человека.

В 2007 году, вследствие роста численности транспортных средств в области (приложение 1) и, соответственно, увеличения количества сожженного топлива, наблюдается повышение объема выбросов загрязняющих веществ от передвижных источников.

В настоящее время количество автотранспорта в СКО составляет более 95 тыс. единиц. Как показывает анализ, большой процент данного транспорта физически и морально устарел, что также сказывается на количестве загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах. Так, наибольшую долю в структуре автотранспорта СКО имеет транспорт в возрасте от 6 до 25 лет (приложение 2).

Если выброс загрязняющих веществ от передвижных источников в 2004 году составлял 75,9 тыс. тонн, то в 2005 году — уже более 190 тыс. тонн, а в 2006 г. — 198 тыс. тонн, в 2007 г. — около 190 тыс. тонн (приложение 3)^[2].

Такая существенная разница показателей выбросов автотранспорта обусловлена не только увеличением его количества, но и несовершенством методики расчета выбросов от передвижных источников: данные расчеты проводятся исходя из топливного баланса — по Методике определения платежей за загрязнение атмосферного воздуха передвижными источниками РНД 211.1.03.01-96 (Алматы, 1996). Использование данной методики позволяет ориентировочно оценить величины выбросов токсичных компонентов, т.к. данный метод не учитывает структуру и техническое состояние парка автомобилей, условия движения, мероприятия по снижению токсичности выбрасываемых веществ и т.д.

Как видно в приложении 3, до 2006 года происходил неуклонный рост объема выбросов от передвижных источников, однако в 2007 году наблюдается незначительное снижение данного показателя, что обусловлено обновлением парка автотранспорта, в т.ч. маршрутного транспорта г. Петропавловска.

Анализ всего вышеизложенного свидетельствует о существенном влиянии хозяйственной и иной деятельности, осуществляемой в области, на качество воздушного бассейна. Контроль состояния атмосферного воздуха является необходимым условием поддержания его качества на уровне, соответствующем санитарным нормам.

II. ИССЛЕДОВАНИЕ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ АВТОТРАНСПОРТНЫМИ ОТХОДАМИ

2.1 Анализ данных, полученных из ОДП УВД

г. Петропавловска.

Автотранспорт является одним из основных источником загрязнения атмосферы, количество автомашин непрерывно растет, особенно в крупных городах; а вместе с этим растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу.

Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном сгорании топлива. Для изучения степени загрязненности городской среды автотранспортными отходами мне, в первую очередь, необходимо было выяснить, какое количество автотранспорта передвигается по улицам нашего города.  От имени директора школы Жакановой Г.Ш. был отправлен запрос на имя начальника УДП ДВД  Северо-Казахстанской области   Акылбекова Е.Е. № 1030.  Нами были получены следующие данные  (Приложение 4):  

в  г. Петропавловске  зарегистрировано 44657 единиц автомототранспортных средств, в том числе:

• легковые автомобили - 36982 единиц;
• грузовые - 5294 (до 3.5т. - 801, свыше - 3.5 т. - 4493 ед.);
• автобусы - 983 единиц;
• 74 гаражных кооперативов, 92 - автостоянок и 58- автомоек.

Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что на сегодняшний день количество автотранспорта  значительно превышает пропускную способность автодорог города, что приводит к образованию «пробок» на дорогах и, следовательно, к увеличению выбросов токсичных веществ в атмосферу.

2.2. Расчетная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта.

Цель:

-    определить  количество автотранспортных средств в нескольких районах города в «час пик»;

-     рассчитать общий путь, пройденный автотранспортом за 1 час;

-     рассчитать общее количество сожженного топлива;

-    рассчитать количество вредных веществ  выбрасываемых  в окружающую среду  при горении бензина;

- рассчитать общее количество загрязняющих веществ от автотранспорта, зарегистрированного в г. Петропавловске.

Задачи:

-  определить район, с наиболее и наименее интенсивным движением автотранспорта;

-   сделать выводы о загрязненности отдельных районов города.

        Ход исследования:

1. На выбранных участках  исследования мы провели подсчет автотранспорта в течение  1 часа;

2. За единицу отсчета взяли длину участка (1 км) 1000 м;

3. Определили количество единиц автотранспорта в час пик за 20 мин.;

4. Рассчитали общий путь пройденный автотранспортом за 1 час.

                L = Ni∙l     l = 1 км = 1000 м;          

Ni - количество автомобилей каждого типа за 1 час.

 L - длина участка, м.  (приложение 5, таблица 2)

По результатам исследования выяснили, что за 1 час по данным улицам прошли  4253   автомашины.

5. Рассчитали общее количество сожженного топлива (приложение 7, таблица 4), учитывая нормы расхода представленные в приложении 6.  

Qi = Li ∙ γi

i - вид транспорта;

γ  - удельный расход топлива в  приложении 6 ;

Qi (л) - количество топлива, сжигаемого двигателями автотранспорта.

Исследуя данные приложения 7, видим, что наибольшее количество транспорта проходит на ул. Мира, Интернациональная.

6. Рассчитали количество вредных веществ,  выбрасываемых  в окружающую среду за 1 час в различных участках города  при горении бензина, учитывая стандартные данные таблицы  5 (приложение 8) по формуле:

 Мв-ва =   V ∙  mв-ва

 V - Объем сожженного бензина;

Мв-ва  –  общая  масса  выделившегося вещества;

m в-ва – средняя масса вещества по таблице 5;

Результаты исследования внесены в табл. 6 (приложение 9).

7. Рассчитали общее количество  вредных веществ  выбрасываемых  в окружающую среду  г. Петропавловска. Результаты занесены в таблицу 7 (приложение 10).

Для   расчетов используем данные, полученные из Управления дорожной полиции ДВД по Северо-Казахстанской области и данные таблицы

Выводы:

В среднем   по ул. Мира прошло 1995  автомашин   в течение часа.  Загрязнение составило  72.8 кг, из них 58.98 кг – оксид углерода (IV).

По ул. Интернациональная 1692 автомашинs в течение часа  Загрязнение составило 69,9 кг, из них 56,6кг – оксид углерода (IV).

По ул. Сатпаева  1212 автомашин. Загрязнение составило  53.7  кг, из них  42.88 кг – оксид углерода (IV).

По ул. Панфилова  149  автомашин. Загрязнение составило   8.41  кг, из них  6.8 кг – оксид углерода (IV).

Проанализировав данные таблиц, мы видим, что очень большое количество веществ выбрасывают автомашины на ул. Мира, Интернациональной, Сатпаева, на ул. Панфилова незначительное количество вредных веществ, в контрольном  районе городского парка отдыха транспорт   не ходит, однако вредные вещества обнаружены.

2.3 Определение кислотности снегового фильтрата (рН)

Цель:

-   Определить  кислотность снежного покрова  (рН).

-    Сравнить показатели кислотности на разных участках города.

Задачи:

-    Определить участок с наименьшим показателем рН.

-    Сделать выводы о причинах и последствиях кислотных осадков.

Оборудование и материалы: колба коническая – 5 шт., воронка – 5 шт., фильтровальная бумага,  химический стакан – 5 шт,  электронный прибор «Pasco».

Ход исследования:

I. Определение рН с помощью универсального индикатора.

1.  Отмерили по 10 мл снегового фильтрата  (А1, А2, А3,  А4, А5) .

2. Опустили в стакан индикаторную бумагу и определили РН, основываясь на данных таблицы 8 (приложение 11).

II. Определение рН с помощью электронного оборудования Pasco.

1. Отмерили по 10 мл  снегового фильтрата  (А1, А2, А3,  А4, А5) .
2. Опустили электронный датчик и зафиксировали полученные данные в таблице 9 (приложение 12).

Выводы:

Анализ показывает, что наибольшая кислотность снежного покрова  в районе перекрестка  Интернациональная - Астны, ул. Мира, что говорит о наибольшей транспортной нагрузке на этих улицах, на улице Панфилова ближе к щелочной, в района Вокзала – нейтральная, в районе городского парка, несмотря на то, что транспорта здесь  нет,  снежный покров  имеет небольшую кислотность.

Атмосферные осадки,  образующиеся при конденсации водяного пара, должны иметь нейтральную реакцию, т.е. рН=7 (рН - показатель, характеризующий кислотные или щелочные свойства раствора). Но даже в самом чистом воздухе всегда есть диоксид углерода, и атмосферная  вода,

растворяя его, чуть подкисляется (рН 5,6-5,7). А вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, осадки становятся  заметно кислыми. Это хорошо заметно при определении кислотности дождевой воды. Уменьшение рН на одну единицу означает увеличение кислотности в 10 раз, на две в 100 раз и т.д.

Кислотные дожди вызывают ряд экологических проблем. Во-первых это приводит к снижению урожайности основных сельскохозяйственных культур (пшеницы, ржи, кукурузы и др.), поскольку в закисленых почвах гибнет почвенная биота. Только некоторые растения (крапива, щавель, виноград) любят, кислую почву. Из-за кислотных дождей деревья теряют иммунитет, заболевают разными болезнями, у них снижается фотосинтез, и они погибают. Сегодня поражена значительная часть Европы. Такие леса выглядят как после пожара: голые стволы и ни одного листочка. От кислотных дождей погибает водная флора и фауна. Не остается ни рыб, ни улиток, ни червяков. Происходит это постепенно, и механизм здесь таков: под действием кислоты растворяются  алюмосиликатные породы (там, где они есть), а алюминий токсичен. Гибель всей живности ученые наблюдают именно при таком рН, при котором концентрация алюминия в водоеме достигает летальной дозы. Ну и, наконец, кислотные дожди приводят к коррозии и разрушению известковых, каменных зданий, металлических крыш и разных сооружений.

2.4. Определение содержания анионов

Цель:   Найти   присутствие   в   снеговом фильтрате  анионов,   которые отрицательно сказываются  на жизнедеятельности живых организмов.

Задачи:

-    Определить сульфат-, сульфит-ионы, нитрат - ионы с помощью качественных реакций, приведенных в таблице 10 (приложение 13).

-    Проанализировать       их       отрицательное       воздействие       на окружающую среду.

-   Результаты занести в таблицу 11 (приложение 14).

Оборудование: колба коническая на 50 мл, палочка стеклянная, пробирки – 5 шт.,   штатив для пробирок, стеклянная пластина – 5 шт, часовое стекло 5 шт.

Реактивы и материалы: раствор хлорида бария,  азотной кислоты, дифениламина и концентрированный раствор серной кислоты.

Определение содержания сульфат – ионов SO42-  и  сульфит – ионов SO32-.

Ход исследования.

Реагент: хлорид бария BaCl2.

1. К 1-2 каплям  дождевой воды  прибавили 2-3 капли раствора BaCl2. При наличии сульфат – или сульфит – ионов должен образоваться ьелый кристаллический осадок. Мы этого не наблюдали.

Определение содержания нитрат– ионов NO3-.

Ход исследования.

Реагент:  Дифениламин  (C6H5)2NH.

1. На стеклянную пластинку осторожно поместили 1 каплю раствора дифениламина, в концентрированной H2SO4,  и 2-3 капли снегового фильтрата. В нескольких пробах появляется  фиолетовое окрашивание.

Реагент:  сульфат железа(II) FeSO4.  

1. В каплю исследуемого снегового фильтрата, помещенную на   часовое стекло, вносили  небольшой кристалл FeSO4.
2. Прибавили каплю концентрированного раствора H2SO4, в нескольких пробах вокруг кристалла появилось бурое кольцо, что свидетельствует о наличии нитрат – ионов NO3-.

Выводы: 

В результате исследования мы доказали присутствие в снеговом фильтрате  нитрат-ионов, а значит в воздухе присутствуют оксиды азота. По среднестатистическим данным при сжигании 1л бензина в атмосферу выбрасывается около 20 г оксидов азота. Наличие сульфат- и сульфит – ионов мы обнаружить не смогли. Предполагаем, что их содержание ничтожно мало, так как для исследования мы брали пробы первого снега, выпавшего 24.10.

Исследования показали, что наибольшая концентрация нитрат - ионов наблюдается в центре города (район перекрестка Мира – Абая и Интернациональная – Астана),  и  они изменяют природный ландшафт. За городом воздух кажется чистым. Однако это обманчиво, так как воздух перемещается, и вредные вещества присутствуют, пусть в меньших количествах, везде и вызывают кислотные дожди  летом, а зимой снега, что вызывает  снижение урожая, разрушает листовые пластинки  растений, обостряет заболевания дыхательных путей человека.

2.5 Определение содержания катионов.

Цель:   Найти   присутствие   в   кислотных вытяжках из почвы, взятых в изучаемых районах города,  катионы тяжелых металлов,   которые отрицательно сказываются  на жизнедеятельности живых организмов, влияют на здоровье человека, умственное и физическое развитие детей.

Задачи:

        -    Определить   ионы свинца, меди, кадмия, железа(II), железа(III), марганца, с помощью качественных реакций, приведенных в таблице 10 (приложение 13).

-   Проанализировать       их       отрицательное       воздействие       на окружающую среду.

-   Результаты занести в таблицу 11 (приложение 14).

Оборудование: воронка стеклянная, колба коническая на 50 мл, палочка стеклянная, пробирки – 35 шт., стакан на 50 мл, фильтр бумажный, штатив для пробирок, штатив металлический ШЛХ с кольцом, водяная баня.

Реактивы и материалы: растворы солей 5 % - ные: сульфида  натрия, гексацианоферрата(III) калия, гексацианоферрата(II) калия, йодид калия,  раствор азотной кислоты (1:3), раствор уксусной кислоты (1:3), раствор аммиака (10%), оксид свинца(IV).

Приготовление кислотной вытяжки из почвы.

1.  Поместили  в стакан на 50 мл почву на 1/3 его высоты.
2.  Залили почву раствором азотной кислоты (1:3). Хорошо перемешали содержимое стакана палочкой с резиновым наконечником в течение 3–5 мин.
3.  Отфильтровали   содержимое стакана в колбу на 50 мл.

Определение содержания ионов свинца Pb2+.

Ход исследования.

Реагент:  йодид калия KI.

1. К 1-2 каплям вытяжки из почвы на предметном стекле  добавили 2-3 капли 2М раствора KI. Никаких видимых изменений не произошло.

Определение содержания ионов меди Cu2+.

Ход исследования.

Реагент:  раствор аммиака NH3.

1.К 1-2 каплям вытяжки из почвы прибавляют по каплям раствор NH3. Выпадает зеленый осадок основной соли переменного состава, легко растворимый в избытке NH3 с образованием комплексного соединения синего цвета.

Определение содержания ионов кадмия Cd2+.

Ход исследования.

Реагент:  Сероводород или сульфид натрия Na2S.

1. К 1-2 каплям вытяжки из почвы соли прибавили 1 каплю раствора Na2S.  

Никаких видимых изменений не произошло.

 Определение содержания ионов железа(II) Fe2+ .

Ход исследования.

Реагент:  Гексацианоферрат(III) калия K3[Fe(CN)6].

2. К 1-2 каплям  вытяжки из почвы соли прибавили 1-2 капли раствора  K3[Fe(CN)6].  Никаких видимых изменений не произошло.

Определение содержания ионов железа(III) Fe3+ .

Ход исследования.

Реагент:  Гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6].

1. К 1-2 каплям  вытяжки из почвы прибавили 1-2 капли раствора  K4[Fe(CN)6]. Образовался темно-синий осадок ("берлинская лазурь") во всех исследуемых пробах.

Определение содержания ионов марганца Mn 2+ .

 Ход исследования.

Реагент:   Оксид свинца(IV) PbO2.

1. В пробирку с вытяжки из почвы поместили  немного порошка PbO2.
2. Затем 4-5капель 6 М раствора HNO3, каплю раствора соли Mn 2+ и нагрели.
3. Через 1-2 мин центрифугировали  и, не отделяя, осадок рассмотрели окраску раствора. Раствор при наличии ионов Mn2+ должен окраситься  в малиново-фиолетовый цвет. В исследуемых пробах изменение окраски не произошло.

 Выводы: 

Анализ загрязнения снеговых фильтратов тяжелыми металлами показывает, что оно в целом носит умеренный характер. В результате исследования нами были обнаружены ионы следующих металлов: меди (II), железа (III). Остальные катионы металлов нам обнаружить не удалось, возможно, вследствие их малой концентрации в почве.

В земной коре и в почве встречаются все химические элементы, в том числе, так называемые,  «тяжелые» металлы: ртуть, свинец, кадмий, медь, железо и др. В результате деятельности человека, уже на протяжении многих десятков и сотен лет происходит поступление тяжелых металлов в биосферу, что привело к значительному увеличению содержания этих элементов в окружающей среде. Загрязнение водоемов, почвы и продуктов питания тяжелыми металлами представляет серьезную угрозу для здоровья людей.

Опасность тяжелых металлов заключается в их высокой токсичности для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Увеличение концентрации тяжелых металлов в окружающей среде увеличивает число мутаций, передающихся по наследству. Мутанты подвержены порокам физического и умственного развития.

2.6  Разработка программы рационального использования

  автотранспорта в г. Петропавловске

На сегодняшний день самым значительным источником загрязнения воздушного бассейна города Петропавловска  является автотранспорт.  

В настоящее время автотранспорт является пока малоуправляемым источником загрязнения атмосферного воздуха в городе и области.

Главными причинами такого положения, на наш взгляд, являются следующие:

1. Экологически небезопасные конструкции двигателей и топливной аппаратуры отечественных автомобилей и автомобилей иностранного производства, срок эксплуатации которых свыше 10 лет, что при использовании этилированных марок бензина и высокосернистого дизельного топлива не позволяет применять системы нейтрализации и каталитического дожига отработавших газов.

2. Высокие темпы роста парка автомобилей.

3. Еще более стремительный прирост парка подержанных автомобилей иностранных марок с низкими эксплуатационно-техническими и экологическими данными. По данным службы Дорожной полиции из общего количества иномарок более 90% составляют автомобили, эксплуатирующиеся более 5 лет, в том числе более 50% - свыше 10 лет. Кроме того, учитывая "возраст" иномарок (15-20 лет), актуальным становится вопрос утилизации кузовов, аккумуляторов, резины и др.

4. Неудовлетворительное состояние дорожного покрытия большинства улиц, которые располагаются в  окраинных районах  областного центра.

К сожалению, пока не удалось достичь каких-либо заметных сдвигов в сокращении выбросов от автотранспорта. Вместе с тем, регулярно проводимые операции "Чистый воздух", "Автобус", совместные со службой Дорожной полиции  рейды на автомагистралях позволяют держать ситуацию под контролем.

Сточные воды, сбрасываемые предприятиями транспортно-дорожного комплекса в поверхностные водоемы, содержат различные загрязняющие вещества, в основном нефтепродукты и взвешенные вещества.

В настоящее время мы видим, что природа не справляется с отходами жизнедеятельности человека, поэтому считаю, что необходимо принять  меры для уменьшения выбросов автотранспорта в окружающую среду.

Поэтому хочу внести свой вклад в изменение экологической обстановки в городе и разработать свою программу рационального использования автотранспорта (приложение 15).

• Большое значение для уменьшения загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами имеет технический контроль над состоянием автомобилей. Хотя все транспортные средства должны проходить технический осмотр ежегодно - а автобусы – дважды в год - это даёт малый эффект, так как большинство наших станций технического обслуживания не оборудованы современными средствами диагностики. Я считаю, что необходимо проводить техосмотр автопарка города не раз в год, а после 10 тыс. км пробега, так как загрязнение атмосферного воздуха напрямую зависит от технического состояния автотранспорта.
• На сегодняшний день нет совершенной методики определения загрязнений атмосферы, поэтому данные, получаемые ежегодно расхожи и не совсем точны. Необходимо совершенствовать методику расчета выбросов от передвижных источников. Шире использовать аппараты для определения токсичности выхлопных газов (упрощенный газометр).
• Ещё одним средством защиты окружающей среды от вредных выбросов является установка нейтрализаторов. Однако их стоимость высока и они не находят широкого применения в странах СНГ, хотя в Европе и США их активно используют.
• Для снижения содержания загрязняющих веществ в выхлопных газах считаю необходимым усилить контроль над качеством бензина на АЗС, нефтебазах.
• Для снижения уровня загрязнением свинцом и его неорганическими соединениями рекомендуется заменить используемый ныне этилированный бензин на бензин с присадками биоэтанола на территории г. Петропавловска.
• Однако наиболее перспективным является переход на альтернативные источники энергии. Идеальным вариантом было бы использование электромобилей, но пока ресурса аккумуляторной батареи хватает всего лишь на 100 километров. А вот использование природного газа в качестве топлива находит всё большее число сторонников, в том числе и в нашей стране. Это связанно с постоянным ростом цен на бензин. Стоимость 1 литра газа примерно в 3-4 раза ниже стоимости 1 литра бензина, а расход больше  на 2-4 литра на 100 километров. Газ лучше смешивается с воздухом, поэтому он полнее сгорает в двигателе, а значит, и вредных веществ в отработавших газах меньше. Кроме того, газовое топливо продлевает жизнь автомобильного двигателя почти в 1,5 раза.

         Не стоит забывать и о разработках по подготовке к переходу на водородную энергетику, которые через 15-20 лет должны будут обеспечить сохранение темпов хозяйственно-экономического развития нашей страны за счет перехода вместе с ведущими странами мира на абсолютно экологически чистое водородное топливо, предполагающего замену ДВС двигателями, оборудованными электрохимическим генератором.

• Троллейбус – наиболее экономичный и дешевый, не загрязняющий окружающую среду вид транспорта. Он экономичнее автобуса, меньше потребляет энергии, надежнее и проще в эксплуатации, не использует кислород и не отравляет воздух отработавшими газами. Сегодня троллейбусы используют в основном для пассажирских перевозок в крупных городах. Они проще по устройству, чем автобусы, техническое обслуживание их менее трудоемко, а пуск в холодное время года не создает проблемы. Считаю необходимым увеличить количество троллейбусных маршрутов,  и  заменить  автобусы   троллейбусами как экологически чистым транспортом. На примере маршрута № 6 «Петропавловск – Бишкуль» можно связать центральные части города с окраинами, т.к. новый вид троллейбуса работает как от электрических линий, так и от аккумулятора, что позволяет сэкономить на установке троллейбусных линий. Шведские и германские фирмы приступили к выпуску новых натрий – серных аккумуляторов, которые более мощные, чем обычные и перезаряжаются без ущерба для окружающей среды.

• Внедрение в повседневную жизнь населения использование велосипедов в качестве транспорта для передвижения по городу. Велосипед, не только является экологически чистым видом транспорта, но еще и своего рода тренажером.  
• В  г. Петропавловске несколько лет действует автоматизированная  система регулировки транспортными потоками, так называемая «зеленая волна». Необходимо продолжить работу по созданию автоматизированной системы транспортными потоками   на других важных магистралях города .
• Внедрение в повседневную жизнь населения использование велосипедов в качестве транспорта для передвижения по городу. Велосипед не только является экологически чистым видом транспорта, но еще и своего рода тренажером.  
• Необходим более строгий контроль над стоянками автотранспорта, особенно во дворах и на улицах города. Машины, оставленные вдоль проезжей части затрудняют движение автотранспорта, например на ул. Букетова в районе Центрального рынка – стоянка такси. Хотелось бы, чтобы стоянок в черте города было меньше, особенно вблизи школьных и дошкольных учреждений.
• По-возможности,  на улицах с большим потоком машин организовать одностороннее движение, например ул. Жабаева, Мира.
• Необходимо в дальнейшем совершенствовать организацию дорожного движения в г. Петропавловске с созданием развязок, по примеру кольца на въезде в Рабочий поселок, или расширением улиц и строительством новых автодорог.
• Необходимо строительство моек автотранспорта с оборотным водоснабжением, оборудованием и установкой современных сооружений.
• Усилить контроль над мытьем машин у природных водоемов, водопроводных колонок, во дворах жилых домов.
• Необходимо продолжить также регулярно высаживать вдоль проезжей части зелёные насаждения и проводить обрезку и подпилку высоких деревьев. Засаживать следует широколиственными кустарниковыми породами (липа, пирамидальный тополь, осина), так как на объемной листовой пластинке собирается больше пыли от выхлопных газов автомобилей. А также голосеменных растений на примере сосны, лиственницы, так как эти растения вырабатывают гораздо больше кислорода, чем лиственные. Высота этих насаждений должна быть около 1-2 м: именно на этой высоте находится уровень дыхания человека и именно на этом уровне большая часть загрязняющих веществ содержится в виде пыли во взвешенном состоянии. Увеличить объем лесовосстановления в пригородных зонах г. Петропавловска и по области, там, где происходит усиленная вырубка старого леса, либо его гибель.
• Необходимо обеспечить все автодороги города водостоками, т.к. содержащаяся в придорожных кюветах вода испаряется, а содержащиеся в ней ионы тяжелых металлов, разносятся потоками воздуха вместе с частицами  пыли. Эта проблема особенно остро стоит в районах Рабочего поселка, Бензостроя, Капая, Косогора и др. кроме того отсутствие водостоков на дорогах приводит к размыванию и быстрому разрушению покрытий.
• В летний период, после утреннего и вечернего часа "пик", необходимо     производить полив улиц города для того, чтобы "сбить" пыль, на которой оседают частички сажи и тяжёлых металлов.

          Итак, город – город это искусственная система, в которой все факторы: климат, воздух, вода взаимосвязаны. Зачастую городская среда настолько загрязнена различными отходами жизнедеятельности человека, что это негативно сказывается на здоровье человека, поэтому система мер по предотвращению и уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу имеет цель защитить человека и окружающую среду от вредного воздействия отравляющих веществ.

Заключение.

Увеличение масштабов загрязнения атмосферы требуют быстрых и эффективных способов защиты её от загрязнения, а также способов предупреждения вредного воздействия загрязнителей воздуха. Атмосфера может содержать определённое количество загрязнителя без проявления вредного воздействия, т.к. происходит естественный процесс её очистки. Но в настоящее время мы видим, что природа не справляется с отходами жизнедеятельности человека, поэтому считаю, что необходимо принять  меры для уменьшения выбросов автотранспорта в окружающую среду.

Для этого мною разработана программа рационального использования автотранспорта, которую я предлагаю вашему вниманию (приложение 14).

Данную программу я предлагаю рассмотреть в Департаменте экологии и в местных Исполнительных органах.

В заключении   считаю  необходимым,  напомнить,  что  уже наступает время, когда мир может задохнуться,  если  не  придет  на  помощь природе человек. Только человек владеет экологическим талантом –  содержать окружающий мир в чистоте. Мы экономим на очистных сооружениях, а получается, что экономим на здоровье людей. А здоровье и за деньги не купишь. За нарушение генофонда мы отвечаем перед будущими поколениями.

Список литературы

1. Белов С.В. «Безопасность жизнедеятельности» М.: Высшая школа, 2001г.; стр 15-30, 56-60.
2. Горелин О.Д., Конопелько А.Л. «Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов» М: Гранд Фаир, 2001г.; стр 720-736.
3. Данилов-Данильян  В.И.  «Экологические  проблемы:  что  происходит,  кто виноват и что делать?» М.: МНЭПУ, 2000 г.; стр 6-45.
4. Иванов И.В. « Методическое руководство по качественному и количественному анализу», Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 2001г, стр. 9-17.
5. Калюкова Е.Н. «Титриметрические методы анализа» учебное пособие для студентов нехимических специальностей технических Вузов, Ульяновск, 2008, стр. 12-20.
6. Куттугулова Р.Б. «Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды Северо-Казахстанской области» http:/www.atmosfera.kz
7. Лебедева М.И. « Аналитическая химия и физико-химические методы анализа», Издательство ТГТУ, 2005, стр. 4-9, 18-21, 38-45.
8. Новиков Ю.В. «Экология, окружающая среда и человек» М: Гранд Фаир, 2005г.; стр 31-62, 134-144.
9. Прохоров Г.В. « Качественный химический анализ» практикум для школьников, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 2006г, стр.15-30.
10. Электронный сайт http://chemistry.aznet.org
11. Электронный сайт http://reff.ru/ – коллекция рефератов
12. Электронный сайт http://www.alhimikov./net
13. Электронный сайт http:/ecjclimat.kz РГП – Казахстанский научно-исследовательский институт экологии и климата.
14. Электронный сайт http:/www.atmosfera.kz
15. Электронный сайт Referat.mavpa.com.
16. Электронный сайт www.nature.kz. Официальный сайт РНИЦ Охраны атмосферного воздуха

Приложение 1.

  Динамика численности автотранспорта СКО

Приложение 2.

Структура автомобильного транспорта СКО
(по данным управления дорожной полиции департамента внутренних дел (ДВД) СКО на 01.01.2008 год)

Приложение3.

Динамика выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта

Приложение 5.

Расчетная оценка количества автотранспорта.

 Таблица 2

Приложение 6

Нормы расхода топлива автотранспортом за 1 час

Таблица 3

Приложение 8.

Выбросы вредных веществ карбюраторными двигателями в  граммах на 1л горючего.   

Таблица 5

Приложение 7.

Общее количество сожженного топлива

Таблица 4

Приложение 9.

Общее количество  вредных веществ  выбрасываемых

в окружающую среду в исследуемых районах

 г. Петропавловска

Таблица 6

Приложение 10.

Общее количество  вредных веществ  выбрасываемых

 в окружающую среду  г. Петропавловска

Таблица 7

Приложение 12

Результаты определения уровня кислотности (рН) атмосферных осадков

Таблица 8

Приложение 15.

Экологическая программа рационального использования автотранспорта

1. Необходимо продолжить работу по созданию автоматизированной системы транспортными потоками ("зеленая волна") на других важных магистралях города (Мира, Абая, Букетова, Интернациональная).
2. Увеличить объем лесовосстановления в пригородных зонах г. Петропавловска и по области, там, где происходит усиленная вырубка старого леса, либо его гибель.
3. Необходимо совершенствовать методику расчета выбросов от передвижных источников. Шире использовать аппараты для определения токсичности выхлопных газов (упрощенный газометр).
4. Для  снижение содержания токсичных веществ в выхлопных газах необходимо применение нейтрализаторов.
5. Внедрение в повседневную жизнь населения использование велосипедов в качестве транспорта для передвижения по городу.
6. Использование  автомобилей на аккумуляторах, так называемых электромобилей.
7. Необходимо проводить техосмотр автопарка города не раз в год, а после 10 тыс. км пробега, так как загрязнение атмосферного воздуха напрямую зависит от технического состояния автотранспорта.
8. Для снижения содержания загрязняющих веществ в выхлопных газах считаю необходимым усилить контроль за качеством бензина на АЗС, нефтебазах.
9. Для снижения уровня загрязнением свинцом и его неорганическими соединениями рекомендуется заменить используемый ныне этилированный бензин на бензин с присадками биоэтанола на территории

г. Петропавловска.

10. Необходимо расширить сферу применения на автотранспорте газобаллонных двигателей.
11. Считаю необходимым увеличить количество троллейбусных маршрутов,  и заменить автобусы на троллейбусы как экологически чистый транспорт.
12. Необходим более строгий контроль за стоянками автотранспорта, особенно во дворах и на улицах города.
13. По-возможности,  на улицах с большим потоком машин организовать одностороннее движение, например ул. Жабаева, Мира.
14. Необходимо в дальнейшем совершенствовать организацию дорожного движения в г. Петропавловске с созданием развязок, по примеру кольца на въезде в Рабочий поселок, или расширением улиц и строительством новых автодорог.
15. Необходимо строительство моек автотранспорта с оборотным водоснабжением, оборудованием и установкой современных сооружений.
16. Усилить контроль за мытьем машин у природных водоемов, водопроводных колонок, во дворах жилых домов.
17. Необходимо продолжить также регулярно высаживать вдоль проезжей части зелёные насаждения и проводить обрезку и подпилку высоких деревьев.
18. Необходимо обеспечить все автодороги города водостоками.
19. В летний период, после утреннего и вечернего часа "пик", необходимо     производить полив улиц города для того, чтобы "сбить" пыль, на которой оседают частички сажи и тяжёлых металлов.

Приложение 13

Определение химических загрязнений в пробах атмосферных осадков

Таблица 9

Приложение 14

Результаты анализа проб снежного покрова и почвы

Таблица 10

Приложение 11

Изменение окраски кислотно-основных индикаторов
в зависимости от pH раствора

Таблица 7

Рецензия.

 Дана на научный проект на тему «Степень загрязнения городской среды автотранспортными отходами». Проект выполнен учащейся 11 класса Эповой Юлией.

  Содержание данной работы соответствует выбранной теме.  Город Петропавловск характеризуется развитием машиностроения, предприятиями теплоэнергетики, легкой, пищевой и перерабатывающей промышленности. При столь широком спектре развития различных отраслей экономики города все больше растет необходимость в автомобильном транспорте. Вместе с ростом числа автотранспортных средств растет и количество загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями внутреннего сгорания автомобилей. В данной работе предлагается программа мероприятий, благодаря которой можно существенно улучшить состояние атмосферного воздуха города.

При работе над проектом были использованы такие методы как: эксперимент, анализ, сравнение, систематизация,   а также прогнозирование. Это наиболее эффективные методы для данной работы. Стиль изложения материала доступный, последовательный, научный.

Работа проведена качественно, рекомендована учащимся, учителям химии, экологии. Оформление работы выдержано в стандартном формате, имеются приложения, точно и доступно описан эксперимент, подведены итоги эксперимента. Правильно  и полно подобран библиографический список. Для работы были использованы электронные учебники, а также материалы Российских и Казахстанских электронных сайтов.

          Рецензент: